牛膝多糖的生物学功能及其在养猪生产中的应用

陈 辉

（湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙 410128）

当前养猪过程中抗生素的滥用给养猪生产带来了巨大的消极作用，严重阻碍了养猪生产的可持续发展，因而寻求合适的、绿色的抗生素替代物已然成为养猪生产中的研究热点。牛膝多糖(Achyranthes bidentata poly saccharides，ABPS)是一种从苋科植物牛膝中提取的一种水溶性多糖，对畜禽具有良好的生物学效应，大量研究表明ABPS具有改善机体免疫性能、改善肠道微生态平衡、改善畜禽生产性能以及改善机体抗氧化性等生物学功能[1-4]；同时也具有毒副作用小、安全性高、作用稳定等优良的理化特性；因而其有望作为一种良好的抗生素替代物应用于养猪生产中。文章对ABPS生物学功能加以综述，同时提出其替代抗生素的可行性，旨在为ABPS在养猪生产中的应用提供理论依据。

1 ABPS的理化特性及提取工艺

ABPS是由D-果糖和D-葡萄糖组成的水溶性多糖化合物，果糖和葡萄糖的分子数之比为1∶8，分子质量约为1 400 U，糖单位约为4～21个[5]。ABPS中既有果糖残基（以1，2糖苷键连接形成），又有2，6糖苷键形成的果糖残基，末端是α- D-吡喃葡萄糖。ABPS经高效液相色谱法（HPLC）和毛细管电泳（CE）分析表明：ABPS有单一对称峰，说明ABPS为均一多糖，且不含氮、磷及硫等杂元素，因而ABPS中无氨基多糖、多肽和磷脂等，糖环的构型以呋喃环为主。大量的研究表明ABPS具有使用安全性高、对动物机体的毒副作用小、且作用稳定以及适用面广等优良理化特性，使ABPS有望在养猪生产中成为一种新型的绿色环保饲料添加剂。

ABPS的提取工艺主要为水煮法[6]、酶解法[5]和酶解超声法[7]等。王媛媛等[6]以苯酚-硫酸法检测ABPS的含量，用正交试验探究水煮法的最佳提取时间和提取次数，结果表明，当料液比为1∶13时，提取时间2 h，3次提取后为最佳提取工艺。谷旭晗等[5]等以纤维素酶提取ABPS，探讨最佳提取工艺，结果表明当酶含量为4 mg/g、酶解温度为50 ℃、酶解1.5 h、液固比为60∶1以及提取0.5 h后提取效率最高，此时ABPS的产率为71.70%。刘传敏[7]用酶解超声法研究了ABPS的最佳提取工艺条件，结果显示当酶用量为15 U/g、酶解时间1 h、温度50 ℃、料液比为1∶40、超声时间20 min、粒度过二十目时为最佳提取工艺。

2 ABPS的生物学功能

2.1 改善机体免疫性能

ABPS具有很好的免疫活性作用，可以提高机体免疫器官指数、免疫因子以及血清免疫球蛋白（IgA、IgG和IgM）水平，进而改善机体的免疫性能。罗李媛[8]以肉鸡为试验对象研究了ABPS对其免疫性能的影响，在肉鸡基础日粮中添加了400 mg/kg的ABPS，饲喂28 d后，肉鸡胸腺指数、法氏囊指数分别增加了36.26%（P＜0.05）、29.23%（P＜0.05），采血测定血清免疫球蛋白水平，结果显示，ABPS组肉鸡IgA水平显著提高了31.76%（P＜0.05），IgG和IgM水平有增加的趋势（0.05＜P＜0.1），同时肉鸡在28日龄时外周T淋巴细胞ANAE阳性水平极显著增加了21.71%（P＜0.01），研究表明ABPS可以促进肉鸡免疫器官的发育以及提高免疫球蛋白水平，进而改善肉鸡的免疫性能。倪青松等[9]研究表明在仔鸡日粮中添加400 mg/kg的ABPS后可显著提高仔鸡血清IgA、IgG和IgM的水平（P＜0.05）；杨兵等[10]研究了ABPS对仔猪的免疫功能的影响，在仔猪日粮中添加了600 mg/kg的ABPS后，结果表明ABPS可以使仔猪血清IgA、IgG水平显著增加（P＜0.05），进而改善仔猪的健康。ABPS还可以通过调节免疫细胞因子的水平来提高免疫性能，张文俊[3]发现在仔猪日粮中添加0.1%的ABPS后可以缓解脂多糖（LPS）对仔猪的应激作用，提高了IL-1、IL-2、IL-6水平以及、皮质醇和前列腺素E2水平（P＜0.05），降低了肿瘤坏死因子水平（P＜0.05），研究认为ABPS可以有效地缓解LPS对仔猪带来的免疫应激；据报道，ABPS可以促进IL-4和IFN-γ的mRNA的表达水平[11]。ABPS也可以提高抗体滴度进而改善免疫效果，据刘永华等[12]报道，给雏鸡添加ABPS后可以提高禽流感抗体滴度和免疫器官指数（P＜0.05），表明ABPS可以提高抗体滴度改善疫苗的免疫效果。综上表明ABPS可以提高免疫器官指数、机体免疫球蛋白水平及抗体滴度来改善机体的免疫性能。

2.2 改善肠道微生态平衡

ABPS作为是一种水溶性多糖，在机体肠道具有很多作用，大量的研究说明ABPS可以改善机体肠道形态以及肠道微生物区系，可以通过改善机体肠道形态以及促进肠道有益菌的增殖，进而改善机体肠道的微生态平衡。秦文雅[13]以LPS对仔猪建立应激模型，在仔猪基础日粮中添加了0.10%的ABPS，旨在探讨ABPS对仔猪肠道形态的影响，应激处理24 h后测定回肠形态，与LPS组相比，ABPS组回肠的绒毛长度显著增加了6.99%（P＜0.05），隐窝深度显著下降了8.86%（P＜0.05），前者和后者之比显著增加（P＜0.05）；表明ABPS对LPS应激后仔猪的肠道形态有较好的改善作用。陈清华[14]研究了ABPS对仔猪肠道微生物区系的影响，分别在仔猪日粮中添加了0.05%、0.1%、0.15%的ABPS以及0.01%的抗生素，结果表明各ABPS组仔猪各肠段有益菌（乳酸杆菌、双歧杆菌）数显著高于抗生素组（P＜0.05），而有害菌数量显著低于抗生素组（P＜0.05），促进有益菌增殖和抑制有害菌增殖的效应随着ABPS的添加量增加而改善，同时ABPS组显著增加了肠绒毛的高度和显著降低了隐窝的深度（P＜0.05）。任芬芬[15]的研究也表明在仔猪日粮中添加0.1%的ABPS可以促进有益菌乳酸菌增殖以及抑制有害菌大肠杆菌和肠球菌增殖而改善肠道微生态。综上表明ABPS可以有效地改善机体肠道形态以及肠道微生物区系，进而改善机体肠道的平衡。

2.3 改善畜禽生产性能

ABPS具有改善机体的免疫性能，同时对机体肠道微生态平衡具有很好的改善作用，因而很好地保证了机体的健康以及肠道对营养物质的消化吸收，进而很好地改善了机体的生产性能。陈清华[16]的博士论文研究了ABPS对猪的生长性能的影响，分别在猪的基础日粮中添加了500 mg/kg、1 000 mg/kg和1 500 mg/kg的ABPS，饲喂126 d后测定猪的生长性能，各ABPS组与对照组相比，结果表明猪在整个试验期的平均日增重（ADG）分别提高了3.90%（P＜ 0.01）、5.53%（P＜ 0.01）和2.44%（P＜0.05），料重比分别降低 了 3.25%（P＜ 0.05）、7.22%（P＜ 0.05） 和 5.78%（P＜ 0.05）， 表明ABPS对整个试验期猪的生长性能有较好的改善作用。张文俊[3]以仔猪为研究对象，用LPS对仔猪建立应激模型，探讨ABPS对其生长性能的影响，在仔猪的粮中添加了0.05%、0.10%和0.15%的ABPS，结果显示，ABPS组仔猪的ADG均显著增加（P＜0.05），料重比均显著下降（P＜0.05）。朱慧玲等[17]的研究也表明ABPS可以显著提高仔猪的ADG。综上表明ABPS对猪的生长性能有较好的改善作用。

2.4 改善机体抗氧化性

机体氧化应激主要是由于机体自由基的产生，而ABPS对自由基具有较好的清除作用，同时可以提高机体抗氧化酶的活性，进而改善机体的抗氧化性。唐静[18]的研究发现，给氧化应激的小鼠灌胃不同剂量（100 mg/kg/d、200 mg/kg/d 和 300 mg/kg/d）的ABPS后，发现小鼠血清总抗氧化能力（T-AOC）随着剂量的增加而增加，丙二醛（MDA）浓度显著降低（P＜0.05），并且随着剂量的增加而减少；其中ABPS组中T-AOC、谷胱甘肽过氧化物歧化酶（GSH-Px）的活性和总超氧化物歧化酶（T-SOD）的活性均显著高于对照组（P＜0.05）；表明ABPS提高了小鼠抗氧化酶的活性，增强了清除体内自由基的能力，进而改善其抗氧化性。杨兵等[10]研究了ABPS对断奶仔猪氧化应激的影响，结果发现饲喂600 mg/kg ABPS的仔猪血清MDA水平显著低于对照组（P＜0.05）；饲喂 1 200 mg/kg ABPS后的仔猪血清GSH-Px活性、T-AOC显著高于对照组（P＜0.05），表明ABPS对氧化应激的仔猪有很好的调控作用。王红权等[19]研究了ABPS对草鱼抗氧化性能的影响，在草鱼饲料中添加了0.05%、0.10%和0.20%和0.40%的ABPS，饲喂65 d后测定草鱼血清抗氧化酶活性，结果发现0.10%组MDA浓度下降 了 21.33%（P＜ 0.05）；0.20% 组MDA浓度下降了32.37%（P＜0.05），SOD活性显著增加（P＜0.05）；0.40%组SOD活性显著增加（P＜0.05），表明ABPS通过提高草鱼体内抗氧化酶活性和降低MDA水平可以有效地改善草鱼的抗氧化性，最佳添加量为0.20%。综上表明ABPS可以通过增强机体抗氧化酶的活性进而改善机体的抗氧化性能。

2.5 其他功能

ABPS除了具有上述生物学功能外，还具有诸多的生物学功能。研究表明，ABPS具有良好的抗炎症作用，朱惠玲等[17]发现给LPS诱导应激仔猪饲喂500 mg/kg的ABPS可以显著降低应激仔猪血清中炎症介质血浆肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和皮质醇水平（P＜0.05），显著增加类胰岛素生长因子 -I（IGF- I）的含量（P＜ 0.05），表明ABPS可以有效地抑制炎症介质的分泌，增强仔猪的抗炎症作用。ABPS还可以促进营养物质的代谢，杨兵[19]研究了ABPS对断奶仔猪糖、脂肪和蛋白质代谢的影响，分别在仔猪基础日粮中添加了600 mg/kg和1 200 mg/kg的ABPS，饲喂28 d后，前腔静脉采血测定相关指标，结果发现，ABPS组与对照组相比，ABPS组血清中总胆固醇、甘油三酯葡萄糖、尿素氮、谷丙转氨酶和低密度脂蛋白水平均显著下降（P＜0.05），表明ABPS能够有效地改善仔猪脂肪、糖和蛋白质的代谢，对其肝脏功能也有一定的改善。ABPS也有良好的抗肿瘤作用，冯婷[20]研究表明ABPS可以通过提高DC的抗原递呈能力，进而提高其抗肿瘤作用。除此以外，ABPS也是一种治疗动物哮喘病的良药，研究表明ABPS可以减少气道肥大细胞和嗜酸性粒细胞的数量，致使嗜酸性粒细胞凋亡，进而使肥大细胞的释放受阻，起到治疗哮喘的作用[21]。李海泉等[22]发现ABPS可以降低小鼠的血糖，促进肝糖原的合成，进而起到降低血糖的作用。

3 ABPS在养猪生产中的应用

3.1 改善仔猪生产性能

ABPS由于具有较好的免疫调节作用以及抗氧化应激作用，因而可以有效地提高仔猪的采食量和ADG，进而改善其生长性能。邹云[23]研究了ABPS对断奶仔猪生长性能和免疫功能的影响，在仔猪的基础日粮中添加了0.08%的ABPS，饲喂28 d后测定相关指标，与对照组相比，试验组仔猪ADG提高了3.39%（P＜0.05），日采食量增加了2.89%（P＞0.05），料重比下降了44.53%（P＜0.05），仔猪的腹泻率下降了48.22%；同时仔猪的免疫性能也有了较好的改善，ABPS组仔猪的脾脏指数、血清免疫球蛋白水平均显著增加（P＜0.05），细胞因子IL-2、IFN-γ和TNF-α水平显著增加（P＜0.05），表明ABPS通过改善仔猪的免疫性能，降低仔猪的腹泻，提高采食量和ADG，进而改善仔猪的生长性能。综上表明ABPS可以通过改善仔猪的免疫应激性能而改善生长性能。

3.2 改善仔猪的免疫性能

仔猪由于环境变化等应激因素，很容易导致免疫应激，而ABPS作为活性多糖，对仔猪的免疫功能具有很好的改善作用，有效缓解了仔猪的免疫应激。杨兵等[10]研究了ABPS对断奶仔猪免疫性能的影响，在仔猪日粮中分别添加了 600 mg/kg和 1 200 mg/kgABPS，饲喂28天后测定血清免疫球蛋白水平，与对照组相比，600 mg/kg组仔猪血清IgA和IgG浓度显著增加（P＜0.05），MDA水平显著下降（P＜0.05）；而1 200 mg/kg组血清IgM和T-AOC显著增加；表明ABPS有利于缓解仔猪的免疫应激和氧化应激，进而改善仔猪的健康状态。邹云[24]的研究也表明ABPS可以有效地提高仔猪血清免疫球蛋白水平改善仔猪的免疫性能。ABPS也可以促进仔猪血清细胞因子的分泌量而改善仔猪的免疫性能[24]。张文俊[3]发现在仔猪日粮中添加0.1%的ABPS后可以提高仔猪血清IL-1、IL-2、IL-6水平以及、皮质醇和前列腺素E2水平（P＜0.05），降低了肿瘤坏死因子水平（P＜0.05）；邹云[24]和陈清华[16]的研究均表明ABPS可以促进仔猪血清细胞因子IL-2、IFN-γ和TNF-α的分泌量。研究发现，ABPS可以通过提高仔猪血清白细胞、中性粒细胞的数量和比例来缓解和改善仔猪的免疫应激[25]。ABPS可以通过抑制炎性介质（PGE2、皮质醇等）的分泌而缓解仔猪的免疫应激，从而促进仔猪的生长[17]。综上表明ABPS通过调控仔猪血清免疫球蛋白水平和淋巴细胞因子的分泌以及免疫细胞的数量和比例，进而改善仔猪的免疫性能。

3.3 改善猪肉品质

ABPS作为生物活性多糖，具有提高肥猪的瘦肉率、肌肉风味物质的含量等作用，进而改善猪肉的品质，增加其卖点。邬理洋[26]研究了ABPS和微生态制剂对猪肉品质的影响，在仔猪日粮中添加了0.1%的微生态制剂和0.05%的ABPS，试验期138 d，饲养结束后测定屠宰性能和肉品质，结果显示，试验组猪的眼肌面积、瘦肉率、肌间脂肪含量、总单不饱和脂肪酸含量和肌肉纤维面积显著提高（P＜0.05），显著降低了猪肉的滴水损失（P＜0.05），表明ABPS和微生态制剂有效的改善了猪肉品质。陈清华[16]研究了ABPS对猪屠宰性能和肉品质的影响，在猪的日粮中分别添加了500 mg/kg、1 000 mg/kg和1 500 mg/kg的ABPS，饲喂126 d后测定猪屠宰性能和肉品质，结果显示，各ABPS组猪的眼肌面积、瘦肉率、肌肉肉色评分、大理石纹、熟肉率和肌内脂肪含量显著提高（P＜0.05），肌内氨基酸有增加的趋势，表明ABPS可以有效地改善猪肉品质。

4 小结与展望

综上所述，ABPS作为一种生物活性多糖，具有作用效果稳定、无毒副作用以及对机体无害等优良的理化特性；同时具有多种生物学功能，如免疫调节作用、调节肠道微生态、促生长以及抗氧化作用等生物学功能；使其有望成为一种新型的绿色饲料添加剂以及良好的抗生素替代物，更好地应用于养猪生产中。然而，ABPS的应用尚存在部分问题需要学者们去攻克，如ABPS的提取工艺方法单一，提取工艺繁琐，提取率较低，需要寻求一种高效的提取工艺方法；ABPS在养猪生产中的添加量尚无标准，需要畜牧工作者去研究以制定标准，以其让ABPS在养猪生产中应用的更具规范性；ABPS与其他添加剂的互作效果及机理尚需要探讨。总而言之，随着畜牧科学的发展，这些问题都能得到很好的解决，从而使其更好地应用于养猪生产中，以期促进我国养猪业朝着绿色健康的发展方向前进！